Hidroxiapatita

¬ŅQue es la hidroxiapatita?

La hidroxiapatita es un mineral de la clase mineral de ¬ęfosfatos, arseniatos y vanadatos¬Ľ, que puede ser abundante en varias localidades, pero en general no es muy com√ļn.

En cuanto a la composición de este minera,  formula química de la hidroxiapatita es Ca5(PO4)3(OH)

La hidroxiapatita cristaliza en el sistema hexagonal y generalmente desarrolla cristales prism√°ticos cortos a largos de hasta 30 cm de longitud.

También se encuentra en forma de agregados minerales de uva baja a masiva, formas de estalactita y recubrimientos crujientes.

En su forma pura, los cristales de hidroxiapatita son incoloros y transparentes. Debido a la refracci√≥n m√ļltiple debida a defectos de la red o al entrenamiento policristalino, pero tambi√©n puede aparecer blanco y aceptar por aditivos extra√Īos un color gris, amarillo, verde, marr√≥n o negro, la transparencia disminuye en consecuencia. Su trazo de color es siempre blanco.

Adem√°s, los cristales de hidroxiapatita en los huesos forman la base de la sustancia dura de todos los vertebrados. Por ejemplo: Los componentes de la hidroxiapatita ayudan a formar el esmalte dental.

Mira este vídeo sobre la importancia de la hidroxiapatita dental

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Etimología e historia de la hidroxiapatita

Ficha tecnica

Hidroxiapatita

Estructura química de la hidroxiapatita: Ca5(PO4)3(OH)
Color: Blanco, gris, amarillo, verde, violeta, p√ļrpura, rojo o marr√≥n
Raya: Blanca
Lustre: Vítreo
Transparencia: Transparente a transl√ļcido
Sistema cristalino: Hexagonal, dipiramidal
H√°bito cristalino: Cristales prism√°ticos hexagonales
Fractura: Concoidea
Dureza: 5 en la escala de Mohs
Tenacidad: Quebradiza
Densidad: 3,16 g/cm3
Solubilidad: Soluble en HCl

El nombre hidroxiapatita indica, por un lado, su estrecha afinidad y similitud química con los otros miembros del grupo apatita, y, por otro lado, el ion hidróxido característico de la composición química, que, sin embargo, evitó la detección durante mucho tiempo después de la primera formulación de apatita (formación de agua inadvertida durante el ashing y disolviendo las muestras en ácido).

En 1873, Robert Warington describi√≥ la formaci√≥n de una ¬ęapatita de ox√≠geno hidratado¬Ľ como un producto de la hidr√≥lisis del fosfato de calcio.

Un mineral natural que corresponde a la f√≥rmula de esta apatita de √≥xido de calcio hidratado fue posteriormente denominado ¬ęhidroapatita¬Ľ por Damour¬† y llamado ¬ęhidroxiapatita¬Ľ en 1912 por Waldemar Theodore Schaller.

Usos de la hidroxiapatita

En la industria química, la hidroxiapatita es un mineral importante para la extracción de fósforo y, por lo tanto, para la producción de fertilizantes y ácido fosfórico.

En medicina, se utiliza como un biomaterial para el injerto √≥seo, en parte en combinaci√≥n con fosfato de ő≤-tric√°lcico, o como un recubrimiento bioactivo de implantes de titanio para mejorar la implantaci√≥n √≥sea.

Para el recubrimiento de implantes con hidroxiapatita, es el método para incubar superficies de vitrocerámica bioactiva durante varios días en un fluido corporal simulado.

La concentración de iones de calcio y fosfato en la solución excede el producto de solubilidad y libera gradualmente fosfato de calcio.

Si se dan las condiciones correctas para el pH y la composición del fluido corporal simulado, se obtiene una modificación similar o similar a la hidroxiapatita.

Al hacerlo, es posible almacenar otras sustancias en el fosfato de calcio resultante como coprecipitado. Los componentes inorgánicos en cuestión, como el silicio, pueden promover la osteoconductividad al cambiar sus propiedades superficiales.

El almacenamiento de proteínas, principalmente los factores de crecimiento como las BMP, también se está investigando para lograr también la osteoinductividad.

De acuerdo con una teoría, la hidroxiapatita debe remineralizar el esmalte y así z. Por ejemplo, ayuda con los dientes dolorosos o previene la caries dental.

Por lo tanto, la hidroxiapatita se usa como un medicamento biomimético en preparaciones de dentífricos.  Sin embargo, no hay evidencia científica de tal efecto.

En la bioquímica de proteínas preparativa, la hidroxiapatita se utiliza como una fase estacionaria en la separación cromatográfica de proteínas, especialmente proteínas de membrana.

En genética, el mineral se utiliza en la hibridación ADN-ADN (un método más antiguo para establecer los niveles de parentesco en los organismos).

Utiliza su propiedad de que se une a las cadenas dobles de ADN, pero no a las cadenas simples. Por lo tanto, las hélices dobles se pueden separar de las hebras simples.

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Clasificación de la hidroxiapatita

La novena edici√≥n de Strunz’schen mineral sistem√°tica utilizada desde el a√Īo 2001 y v√°lido de la Asociaci√≥n Internacional de Mineralog√≠a (IMA) tambi√©n asigna a la hidroxiapatita en la clase de los ¬ęfosfatos, arseniatos, vanadatos¬Ľ y luego en el Departamento de ¬ęfosfatos, etc., con M√°s aniones, sin H2O¬Ľ.

La mayor√≠a en la nomenclatura de idioma Ingl√©s de los minerales mediante Dana asigna la hidroxiapatita en la clase de los ¬ęfosfatos, arseniatos, vanadatos¬Ľ y luego en el Departamento de ¬ęfosfatos de agua clara, etc., hidroxilo o hal√≥geno¬Ľ uno. Aqu√≠ est√° (Ce), Belovit- (La), Kuannersuit- (Ce), fluorapatita, Fluorstrophit, Fluorcaphit, Deloneit- (Ce) con apatita cloro, carbonato-fluorapatita, carbonato Hydroxydapatit, Belovit-, Stronadelphit, Fluorphosphohedyphan y Phosphohedyphane en el ¬ęgrupo apatito¬Ľ con el sistema no. 41.08.01 dentro de la subsecci√≥n de ¬ęfosfatos anhidros, etc., con hidroxilo o hal√≥geno con (A) 5 (XO4) 3Zq¬Ľ.

Estructura cristalina de la hidroxiapatita

La estructura de la hidroxiapatita cristaliza hexagonalmente en el grupo espacial P63 / m (n√ļmero de grupo espacial 176) con los par√°metros de red a = 9.42 √Ö yc = 6.87 √Ö y 2 unidades de f√≥rmula por unidad de celda.

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Yacimientos importantes de hidroxido de apatita

La roca hidroxiapatita se origina de forma metamórfica en serpentinita y esquisto de talco o hidrotérmicamente en pegmatita. Caracteristicas de la hidroxiapatita

Adem√°s, se construye en diferentes capas de roca por sedimentaci√≥n biog√©nica. Los minerales acompa√Īantes incluyen brushita, calcita, Montebrasit, moscovita, Crandallit, esquisto serpentina y talco.

En general, la hidroxiapatita se detectó previamente (a partir de 2011) en alrededor de 250 localidades.

Cabe destacar que los descubrimientos con hidroxilo excepcionales incluyen Snarum en la provincia noruega de Buskerud, Hospental en el cantón suizo de Uri y Eagle en el estado estadounidense de Colorado, donde se descubrieron cristales de hasta 3 cm de diámetro.

En Alemania, el mineral se encontr√≥, entre otros, en el Fichtelgebirge y Spessart b√°varos, Neuhof, en el Odenwald, en Waldgirmes y Wiesbaden-Naurod en Hesse, Bad Harzburg en Baja Sajonia, Neheim-H√ľsten en Renania del Norte-Westfalia, en Renania del Norte-Polonia en Renania del Norte-Polonia en Renania-Palatinado varios lugares en el Erzgebirge saj√≥n, en Barmstedt en Schleswig-Holstein y en Ilfeld en Turingia.

En Austria, el hidroxido de apatita aparecio cerca de Badersdorf en Burgenland, en Brandr√ľcken en el Koralpe de Carintia, en varios lugares en Krieglach en Estiria y en las monta√Īas Bregenzerwald en Vorarlberg.

Por su parte, en Suiza, el mineral se encontr√≥ entre otros en Sils en Engadin / Segl en el cant√≥n de Graub√ľnden, en Centovalli, en el Lago Maggiore y en Sambuco en Ticino.

Otras localidades incluyen Argentina, Etiop√≠a, Australia, Bahamas, Bolivia, Brasil, la peque√Īa isla de Anguila, Antillas, China, Francia, Groenlandia, Ir√°n, Italia, Jap√≥n, Yemen, la Rep√ļblica Democr√°tica del Congo, Canad√°, Cuba, Malta, M√©xico, Mongolia, Namibia, Pa√≠ses Bajos, Noruega, Pap√ļa Nueva Guinea, Polonia, Puerto Rico, Rumania, Rusia, Arabia Saudita, Suecia, Seychelles, Eslovaquia, Espa√Īa, Sud√°frica, Tailandia, Rep√ļblica Checa, Turqu√≠a, Uganda, Hungr√≠a, Ucrania, Venezuela, el Reino Unido (Reino Unido) y los Estados Unidos de Am√©rica (EE. UU.).

Aparicion de la hidroxiapatita en los seres vivos

La hidroxiapatita forma la base de la sustancia dura de todos los vertebrados y surge en el cuerpo a través de la biomineralización.

Está presente en los huesos en aproximadamente el 40%, en la zona de calcificación del cartílago articular, en la dentina (dentina) en el 70% y en el esmalte (esmalte) en el 95%.

En consecuencia, el esmalte dental con una dureza de Mohs de 5 es el material m√°s duro de nuestro cuerpo.

El esmalte está formado por adamantoblastos (ameloblastos, células formadoras de fusión). Estas células primero secretan un tejido conectivo (preenamelum).

Después de la erupción dental, la mayor parte de la mineralización tiene lugar: al incorporar Ca2 + y fosfatos en forma de apatito, el esmalte obtiene su dureza final.

El esmalte no solo protege mecánicamente sino también químicamente. Sin embargo, si se disuelve a pH <5.5, se desmineraliza.

Esto se puede evitar sustituyendo el ion hidróxido por un ion fluoruro, por ejemplo, agregando fluoruro en pastas dentales, sal de cocina o agua potable.

La fluorapatita tiene un producto de solubilidad mucho menor al mismo pH, i. es decir, hay muchas menos moléculas de fluoroapatita que se disocian en una solución que las moléculas de hidroxiapatita. Es por eso que la fluorapatita es más resistente que la propia hidroxiapatita del cuerpo.

El fosfato de calcio que se produce de manera natural no corresponde a la hidroxiapatita cristalina químicamente pura y al 100%, pero tiene sustituciones en la red cristalina.

En primer lugar, una sustitución de PO43-por CO32- tiene lugar en contacto con los iones carbonato, por ejemplo, de la sangre y el fluido intersticial.

Otros sustituyentes importantes in vivo son principalmente magnesio, pero también iones de sodio y zinc, así como especies biológicas como citrato y proteínas.

Huesos, dentina y esmalte no son todos apatita mineral. Más bien, las partículas planas de hidroxiapatita sustituida con carbonato están incrustadas en una matriz de proteínas, principalmente colágeno, que le da al material óseo las propiedades de un material compuesto.

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Producción sintetica

La hidroxiapatita se puede producir en el laboratorio; se forma como un precipitado muy lento en forma de depósitos aciculares hexagonales de soluciones extremadamente diluidas obtenidas con nitrato de calcio, dihidrógeno fosfato de potasio y soda cáustica.

Otra posibilidad para la producci√≥n es el uso de una soluci√≥n de hidr√≥xido de calcio y √°cido fosf√≥rico. Este √ļltimo se titula a la soluci√≥n hasta que surge un precipitado.

El exceso de l√≠quido se elimina a aproximadamente 1270 ¬į C (calcinaci√≥n). Posteriormente, el s√≥lido resultante puede ponerse en forma.

La solubilidad y la estabilidad del pH de varios fosfatos de calcio desempe√Īan un papel en las preparaciones.

Para obtener hidroxiapatita de una solución acuosa, debe estar presente una relación molar de calcio a fosfato de 1.67, e idealmente debe mantenerse un pH de 9.5 a 12.0.

Cuando se usan concentraciones muy bajas, la adici√≥n de especies o pol√≠meros i√≥nicos como SDS, CTAB, PEI, PVP y otros puede evitar que los n√ļcleos a nanoescala se conviertan en part√≠culas m√°s grandes en una aglomeraci√≥n adicional.

Otro método de producción es la ingeniería de tejidos, en la que los osteoblastos se aplican a un andamio y se exponen a una sonicación.

Esto se basa, por ejemplo, en la apariencia del pie humano, de modo que los osteoblastos crezcan como si estuvieran creciendo directamente en el cuerpo.

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